Величина , зависящая от громадного количества факторов .По пунктам :
1) общее состояние ЦПГ двигателя . Выше я уже писал , про то , как масло оказывается в полости над поршнем . Так вот , количество моторного масла , не снятого верхним компрессионным кольцом напрямую зависит от зазоров между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра . Износ , неравномерный износ стенок цилиндра ; задиры , потертости , царапины на стенках цилиндров ; износ поршневых колец ; закоксованные канавки поршневых колец , в результате чего последние лишаются свободы движения и не обеспечивают плотного прилегания к стенкам цилиндров - все эти факторы увеличивают толщину масляной пленки , а значит и количества масла , попадающего в камеру сгорания . И чем больше его туда попадает , тем больше сгорает ;
2) собственно конструкция ЦПГ . Упрощенно мы можем рассматривать два типа - с чугунными стенками цилиндров ( см. рисунок 6.1. , имеют привычный "хон" ) или с "алюминиевыми" стенками цилиндров ( смотри рисунок 6.2.- гладкие стенки) . Первый тип страдает меньшим угаром - во-первых за счет рисок хона площадь соприкосновения масла со стенками намного выше , а значит и охлаждение масла происходит более эффективно ; во-вторых во избежание сухого трения конструктор оставляет на гладкой алюминиевой стенке намного больше масла из-за отстутсвия хона ;
3) качество моторного масла - в продолжение предыдущего пункта - справедливости ради следует сказать , что никогда все масло не сгорает - все-таки масло лежит на "холодных" стенках цилиндров , а значит находится в жидкой фазе , которая как раз и не горит . Зато горит испарившееся масло . Количество испаряемого масла индивидуально для каждого продукта и выражено коэффициентом испаряемости Noack ( количество масла в % от веса , испарившееся в течении 1 часа при стабильной температуре 250 град.С ) . Понятно , что чем выше Noack , тем больше масла сгорит в цилиндрах при прочих равных условиях . Вполне приемлимыми являются величины 10...11 , хотя сейчас уже и noack=7 не редкость . Для масел с высоким содержанием базовых масел IV и V групп ( соответственно ПАО и эстеры ) характерна меньшая испаряемость . Раньше это было косвенным доказательством "синтетичности" или наоборот "минеральности" того или иного масла . Сейчас многие "кряки" начинают подтягиваться по этому показателю - главным образом за счет присадок . Теперь о качестве - вряд ли дешевое или "левое" масло имеют низкий коэффициент испаряемости . Кроме того , низкокачественное масло быстрее спровоцирует "залегание" поршневых колец за счет образования нагара в канавках . И это усугубит ситуацию с угаром ;
4) вязкость моторного масла ;
5) режимы эксплуатации ;
6) температурные характеристики двигателя . В настоящее время один из наиболее важных факторов . Тенденцией последних лет становится применение управляемых термостатов с завышенными порогами . Для примера - начало открытия термостата на М119 - 82...86 град.С , для М271 - 88...92 град.С , для М156 - 98...102 град.С ( справедливости ради - в неуправляемом режиме ). Надо понимать , что каждый лишний градус в рубашке охлаждения - это лишний десяток градусов на стенке цилиндра . Я где-то уже писал , что для М275 одним из условий измерения давления масла является температура масла в 130 град.С !? Ну , соответственно , чем выше температурный фон двигателя в целом - тем выше угар масла ;
7) исправность топливной системы и системы зажигания ;
8) и еще миллион факторов , учесть которые в любых самых точных расчетах будет почти нереально . Залили бензин с большим содержанием ароматических углеводородов - вопросов не возникнет - машина прет , из-под задницы выпрыгивает , но при этом возрастает температура горения смеси - растет и угар . Радиаторы забились грязью - в пробках температура поползла вверх - растет угар масла и т.д.
Попробуем рассчитать , сколько же реально угорает масла в цилиндрах :
1) исходные данные - возьмем двигатель М271 ( рабочий объем 1796 куб.см , диаметр поршня - 82,0 мм , ход поршня - 85,0 мм ) ;
2) толщина масляной пленки , остающейся в цилиндре над поршнем - от 2 мкм до 10-12 мкм в зависимости от громадного количества факторов . Для сравнения - толщина человеческого волоса -от 50 до 75 мкм . Главные из них :
- число оборотов : чем выше частота вращения двигателя - тем толще пленка остается на стенке ;
- вязкость масла в конкретный момент времени ( надо понимать , что масло 10W-60 при нагреве до 120 град.С будет менее вязким , чем 0W-30 при температуре скажем 60 град.С ) . Хорошо , берем в расчет нормальный температурный режим , исправный двигатель без залегших поршневых колец . Так вот - меньшая толщина пленки характерна для жидкого масла , большая - для более густого ;
3) площадь стенки цилиндра - S=2R * 3,14 * L , где 2R - диаметр цилиндра , мм ; L - ход поршня , мм . Итак , площадь цилиндра равна 21900 кв.мм . Площадь 4 цилиндров - 87600 кв. мм ;
4) значит на стенке одного цилиндра площадью 21900 кв.мм оседает 44 куб.мм масла при толщине 2 мкм и 263 куб.мм при толщине пленки 12 мкм . Чтоб было понятнее - переведем в кубические сантиметры - 0,044 куб.см в первом и 0,263 куб.см во втором случае ;
5) сколько же масла угорит ? Даже для приблизительного расчета следует учитывать :
- толщина масляной пленки неравномерна по ходу поршня - толще в нижней точке и стермится к нулю в зоне остановки верхнего компрессионного кольца в ВМТ ;
- при рабочем ходе не вся площадь масляной пленки контактирует с горячими газами - постоянный контакт имеет только зона над точкой остановки верхнего компрессионного кольца . При ходе поршня вниз остальная часть стенок цилиндра , покрытых масляной пленкой , начинают контактировать с горячими газами ;
- время контакта масляной пленки с горячими газами достаточно мало - в четыре раза меньше времени , в течении которого стенки цилиндры контактируют с жидкостью системы охлаждения ;
- масло оказывается в надпоршневом пространстве и в процессе такта впуска . Причем в большем количестве - сказывается разрежение в надпоршневом пространстве и давление картерных газов . Угар в мизерных значениях может присутствовать и в этой фазе работы двигателя , но он минимизируется относительно низкой температурой свежей порции смеси ;
- испарение масла происходит не по всей глубине масляной пленки , а только в поверхностных слоях . Какова толщина слоя из которого будет интенсивно испаряться масло , а значит и угорать ? Расчитать это , не построив стройной математической модели , не введя тысячи поправочных коэффициентов и не учтя тысячи факторов - нереально . Из общения с людьми , не верить которым мне нет оснований , вынес для себя , что пленка толщиной от 0,5 мкм до 3 мкм в различных условиях способна сгореть полностью .
6) давеча тут присутствовал укрупненный расчет на предмет , сколько же масла "угорит" из тех 0.044 куб.см / 0,263 куб. см масла , попавших в цилиндры М271 за один оборот . Я его намеренно удалил , дабы не "подливать масла в огонь" споров , которые развернулись в интернете вокруг этой статьи . Оставлю только результат - от 100 куб.см до 300 куб.см. за 1000 км пробега ( сообразно вязкости используемого масла - меньшее количество - для более жидкого , большее - для более густого при прочих равных условиях ) . Это примерно та цифра , какую мне называли конструктора для 4-цилиндровых моторов в качестве допустимой величины . При 12-цилиндровые М275 они тактично промолчали .
Подведем итоги :
1) вполне нормальным является угар масла в цилиндрах от 0,1 литра до 0,3 литра на 1000 км в зависимости от типа используемого масла . Если Вы "пользуете" двигатель на высоких режимах , с хорошим нагревом и большими оборотами - угар возрастет раза в полтора . Но говорить о конкретике - это из разряда обсуждать среднюю температуру по больнице ( включая морг) . Два совершенно идентичных авто с одинаковым маслом будут совершенно разными аппетитами потреблять это масло , если один эксплуатируется в городе , второй - по трассе ; на одном ездит убеленный сединами дедушка , на другом - безбашенный юноша "Играй , гармон !" ; один эксплуатируется в Душанбе , второй - в Калининграде ; один обслуживается регулярно и честно , второй - по принципу - ТО - раз в 20000 км , да и то состоит из замены масла ; один перед заправкой вытащит все сертификаты из заправщиков , второй - заливается где дешевле . И как ?
2) чем более густое масло ( имеется ввиду "летний" индекс - 30 , 40 , 50 или 60 ) Вы используете - тем толще будет масляная пленка , остающаяся на стенках цилиндра после прохода всех трех поршневых колец . Значит тем больше масла будет угорать в цилиндрах . Вы заметили , что среди масел из листов допуска 229.31 и 229.51 нет продуктов с высокотемпературной вязкостью выше сороковки ? А оригинальные масла из этих листов вообще имеют параметры 5W-30 . Просто для масел LowSAPS главным требованием как раз и является снижение расхода масла - ведь продукты сгорания масла приведут к заполнению сажевого фильтра золой ;
3) здесь важно понять , что важнее для Вас - потери масла на угар или защита двигателя , в частности ЦПГ от износа . Можно использовать жидкое масло , которое даст тончайшую пленку , но которая сгорит полностью ( но сгорит-то ее немного , так как пленочка была тонюсенькая ) и приведет к сухому трению верхнего компрессионного кольца - а значит и к общему износу цилиндро-поршневой группы . Зато густое масло оставит толстую пленку , которая не сгорит до конца и обеспечит хорошую смазку в зоне трения "поршневые кольца - стенка цилиндра" . Но сгорит его намного больше . Вот и получается :" эти - по два - но маленькие , а были по пять - но крупные ! Какие взять ? " . Одна ремарка - если я пишу "жидкое" и "густое" масло - это не значит , что я обязательно сравниваю допустим "тридцадку" и "шестидесятку" . Для каждого двигателя выбор индивидуален - японцы плотненько переходят на 0W-20 , а для моторов M-Technic от BMW рекомендованным является масло 10W-60 . Каждый двигатель разрабатывается под определенный "коридор" вязкостных характеристик масла ;
4) значит ли это , что используя густое масло мы однозначно гарантируем надежность двигателя ? Нет ! Может даже наоборот ! Высоковязкие масла приобретают свои свойства путем введения специальных присадок - полимерных загустителей . Как и многие остальные присадки - они имеют особенность терять свои свойства в процессе работы . Т.е. густое масло рано или поздно станет более жидким . Это раз . Два - задача масла - не только смазывать , но и отводить тепло от поршня ( считается , что от 30 до 50% тепла от поршня отводится именно через сопряжение "кольцо-масляная пленка-стенка цилиндра" . Поскольку непосредственного контакта поршня с холодными стенками цилиндров допускать нельзя ( это есть не что иное как "сухое" трение ) , то между ними всегда присутствует масло , через слой которого и идет теплоотвод . Так вот - густое масло в силу своей вязкости создает повышенное сопротивление , а значит еще и способствует нагреву . Кроме того , более густое масло "отодвигает" поршневые кольца от стенки цилиндра , ухудшая теплоотвод от него , что ведет к излишнему нагреву кольца , масла в канавке и коксованию последнего в той же канавке с потерей подвижности кольца . Результат - увеличенные зазоры и еще больший расход масла на угар . Мозг вскипит , решая эти ребусы ! А Вы как думали ? Если бы все было так просто - уже сейчас мы бы ездили на идеально надежных двигателях на едином "идеальном" масле , которое может ходить по 100...200 тысяч километров . Конструктора двигателей и химики работают в плотной связке . И мы имеем дело с придворными "масленщиками" не потому , что кому-то Fuchs , Mobil или Shell больше нравится - здесь идет речь о многолетнем опыте сотрудничества , когда маслогоны знают , что надо мотористам , а мотористы знают , что можно ждать от масла .
5) масло угорает в цилиндрах всегда . Если же Вы , потирая руки , хвалитесь , что Ваш двигатель не съел ни грамма масла от замены до замены - есть смысл напрячься . Либо Вы используете крайне жидкое масло и цилиндро-поршневая группа Вашего двигателя страдает при каждом обороте . Либо что-то иное восполняет уровень масла в поддоне - вода , топливо . Не угорать масло не может - в этом принцип работы двигателя . И с этим надо мириться . Помните как писал Ремарк - создавая самую прекрасную фарфоровую чашку , мастер-китаец создает ее хрупкой , потому как непрочность - это и есть природа фарфора .
6) итак ! жидкое масло - плохо , густое масло - также не есть хорошо . Как и в любых других аспектах нашей жизни нет и не может быть ничего идеального . Поэтому всегда следует выбирать "золотую середину" . Для Мерседесов наиболее оптимальным является высокотемпературная вязкость 40 по SAE . Косвенным доказательством этого являются и строгие указания по применению в двигателях AMG ( как наиболее нагруженных) именно масел из линейки 0W-40 и 5W-40 . На самом деле выбор здесь и невелик - все масла из листов допуска 229.5 имеют "летнюю" вязкость не выше 40 .
Так вот - я обещал показать на примере сложность процессов , влияющих на толщину масляной пленки на стенках цилиндров . Пример - фото 3.1.

|
Фото 3.1. Схема сил , действующих на поршневое кольцо .
Где :
Fгидро - сила от действия гидродинамического давления масла ;
Fупр - сила упругости кольца ;
Fтр - сила трения о канавку в поршне ;
Fгаз - сила давления газов за кольцом ;
V - скорость движения поршня в радиальном направлении ;
ht - зазор между стенкой цилиндра и ближней точкой поршневого кольца ;
ho - толщина масляной пленки ;
Photo: http://technomag.edu.ru/doc/220534.html
Статью есть смысл почитать - увлекательнейшее чтиво 8-[
|
Есть еще один фактор , вызывающий неконтролируемое количество масла , попавшего в цилиндры - флаттер поршневого кольца . Флаттер - это резонансные колебания кольца в осевом и радиальном направлениях . Поскольку ни одна из сил , показанных на рис. 3.1. , не действует постоянно , а меняется , сохраняя колебательный характер , то зачастую взаимные колебания разных сил могут вызвать резонансные колебания поршневого кольца . Флаттеру подвержены системы с использованием масел масел средней и низкой вязкости . Густые масла играют демпфирующую роль . Хотя флаттер может возникнуть в любом двигателе на любом масле . Процесс непродолжительный , оканчивается как правило с изменением частоты вращения коленвала или нагрузки на двигатель . При радиальном флаттере в больших пределах меняется зазор между кольцом и стенкой цилиндра , при осевом флаттере кольцо начинает играть роль поршня , проталкивая в цилиндр масло . Возникает достаточно редко , но это не значит , что не возникает вообще никогда .
Как избежать большого расхода на угар ? Вижу следующие варианты :
1) использовать только масла , рекомендованные заводом- изготовителем с вязкостью , оговоренной в соответствующих документах ;
2) из числа допущенных использовать масла с минимально возможным Noack и из листа допуска с максимально высокими требованиями , разрешенного для Вашего Двигателя ;
3) не допускать перегревов двигателя ;
4) избегать работы двигателя на высоких оборотах ;
5) следить за состоянием системы зажигания и смесеобразования . Опасность представляет :
- бедная смесь . Отличается высокой температурой горения ( избыток кислорода ) . Последствия понятны ;
- богатая смесь , равно как и позднее зажигание , равно как и некачественное топливо , равно как и неисправная система зажигания . Горение медленное ( смесь догорает еще и в выпускной системе ) , длительное . Вызывает перегрев двигателя , размывание масляной пленки , повышенное сажеобразование , коксование колец в канавках ;
- раннее зажигание - вещь весьма экзотическая для Мерседесов . Система защиты от детонации работает четко и резко убирает УОЗ в сторону "поздно" . Возникнуть может только если совсем ослиную мочу залить в бак . Поэтому ранее зажигание даже не рассматриваю . Позднее же легко можно встретить при высоких температурах всасываемого воздуха , при срабатывании датчиков детонации ;
А вообще современные двигатели ох как расходуют масло . Работая у дилера , мне приходится выполнять требования , определяемые перечнями технологических процессов . Задаются они заводом - изготовителем . Ну не суть . При выдаче каждой машины из ремонта мы заполняем проверочную карту , где расписываемся в проверке автомобиля по примерно по 30 параметрам . Там и затяжка колес , и состояние элементов тормозной и выставленное время и еще много-много чего . В том числе уровень масла в двигателе . Так вот - из 10...20 автомобилей , проверяемых мною в день - 5...15 имеют двигатели М272 , М273 , ОМ642 . Из них два из трех имеют уровень масла на минимуме или ниже ! Уже на пробеге от 3000...5000 км после последнего ТО .
|